在微通道内，腔的压力和的熔体温度转变的发展对 充填过程有重要影响。在模具温度控制系统的填充 阶段，在玻璃化转变温度下的模具温度的增加是最 大限度地提高填充长度的最有效方式。理论模型与 腔压力测量相结合，可用于预测高纵横比微结构注 塑模具的填充长度和设计。

毕业论文关键词：注射成型；微观组织；微悬臂梁；径比；填 充

1  介绍

金旭裴 (*) 机械设计工程系，韩国理工大学，237，东城区，始兴市， 京畿道 429-793，南韩电子邮件：wkim@kpu。ac。kr 注塑成型是一种最适合于塑料件生产的工艺，因为 它的成本低和大规模生产能力强。它能够满足复杂 形状，精度高，产品应用越来越严格的要求。近年 来，注射成型已探索了的微/纳米级零件的制备和 表面结构在微流体芯片，微传感器，微光学和其它 微系统技术领域的制造。大规模生产的注塑技术的 微/纳米功能跨多个行业已经变得越来越流行，如医 疗保健，显示/闪电，太阳能，和汽车[1-3]。

微悬臂梁是微传感器中的关键要素之一（如生化传 感器、热传感器、湿度传感器、加速度计、原子力显 微镜）因为他们对质量和温度的微小变化敏感。因此， 静载荷挠度和动态振动频率通过表面反应变化，如压 力和负荷[4]。注射模塑的聚合物微悬臂梁具有一定的 优势，包括成本低，通用性和多样的聚合物材料的可 用性。2 到 40 微米厚的注射成型微悬臂梁被生产，并 且成型的微悬臂梁显示性能几乎等同于那些硅基微悬 臂梁[5，6]。最近，表面图案化的微悬臂梁阵列，采用 纳米压印以及注射成型制造[ 7，8 ]。

具有高纵横比的聚合物微悬臂梁结构可以通过填充 聚合物熔体进入微通道腔来制备。由于截面积减小， 填充长度是由于熔体在空腔中冷却和凝固很快变得有 限。这是由于表面体积比的增大，这是常见的其他微 型零件尺度。在注射成型中充填过程更为复杂，因为 在熔模壁界面、壁面滑移的热传递和表面张力效应， 和熔体的可压缩性的报道是不同与传统的注射成型的 [ 9–14 ]。已经进行了许多理论和实验研究来确定关键 因素，为了改善微注射成型中的填充性能。大多数研 究试图找到工艺参数和可达到的填充长度，或复制质 量之间的关系。结果，已被发现，注射速度，注射压 力，保持压力和它的持续时间，熔融温度，和模具温

度是竞争过程，无论如何，在大量研究中模具温度 似乎是最关键的因素 [15–22]。

尽管有上述的研究，但对微注射成型的充填机构 仍是知之甚少，理论模型及其验证是不够的。大多 数实验研究调查可能存在熔体输送系统（即浇道， 流道和浇口）和腔几何在每项工作中都是不同的事 实。因此，不同的结果往往是在控制参数上获得。 此外，工程师无法预测包含微观结构的设计部分是 否能被塑造，包含的微观结构可以被塑造，他们也 不知道如何设计一个新的零件和模具。作为一个相 关的例子，虽然许多研究选择的机械参数，如注射 压力和注射速度（流量），作为实验因素，这些参 数的影响，不可避免地取决于模具结构。这是为什 么每个参数的影响往往是不同的原因之一。

此外，在微注射成型中对流动性能的理论解决方 案要求很高。由于商业模拟软件包描述微尺度应用 的填充过程的不足，使用内部代码的多尺度模拟， 和/或基于有限元建模的商业软件包通过分别对微腔 几何形状建模和应用不同的控制方程被使用。最近， 林等和库恩等在填充过程中使用带有三维纳米/微结 构的分析模型[ 23，24 ]。他们表现出合理的趋势与 对充填高度所决定的相关参数的实验和理论结果之 间的关系。这样的一个分析模型为简单的几何形状， 如悬臂梁，因为它提供了快速的结果和直接洞察微 通道中的流动行为。